浅谈锻造加热工序煤炉加热改造成天然气加热的能源节约和环境效益

杨娜刘广翔张汶

山东能源重装集团乾泰精密机械有限公司山东泰安271413

摘要：在锻压生产中加热工序是一个最初的基本工序，锻造加热炉是锻工车间的重要设备。目前国内的锻造加热炉以煤和油为主要燃料，据不完全统计，机械工业系统中锻造加热炉约有一万多台，目前国内锻造加热炉煤炉占55％，油炉33％，天然气炉10％，电炉2％，将煤炉改造成天然气炉，不仅能节约能源，减少成本，环境效益也非常可观。

关键词：锻造加热工序；天然气加热炉；煤加热炉；能源节约；环境保护

锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，是锻压（锻造与冲压）的两大组成部分之一。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件，根据锻造温度，可以分为热锻、温锻和冷锻，根据成形机理，锻造可分为自由锻、模锻、碾环、特殊锻造，锻造工序以热模锻的工艺流程最长，一般顺序为：锻坯下料；锻坯加热；辊锻备坯；模锻成形；切边；冲孔；矫正；中间检验，检验锻件的尺寸和表面缺陷；锻件热处理，用以消除锻造应力，改善金属切削性能；清理，主要是去除表面氧化皮；矫正；检查，一般锻件要经过外观和硬度检查，重要锻件还要经过化学成分分析、机械性能、残余应力等检验和无损探伤。在锻压生产中，锻造加热是锻造生产的主要工序之一，锻造加热炉是锻工车间的重要设备。锻造加热炉的种类很多，按照所用电源不同，锻造加热炉可分为火焰加热炉和电加热炉两大类。火焰加热炉根据所用燃料不同，分为油炉、气炉和燃煤炉，而气炉有天然气锻造加热炉和煤气加热炉两类，目前国内的锻造加热炉以煤和油为主要燃料，据不完全统计，目前国内锻造加热炉煤炉占55％，油炉33％，天然气炉10％，电炉2％，将燃煤炉改造成天然气炉，不仅能节约能源，减少成本，环境效益也非常可观。

采用煤炉加热，加热炉在燃烧过程中产生的烟尘排入车间的空气中，不但影响卫生，还降低了车间内的能见度（对于燃烧固体燃料的加热炉，情况就更为严重），因而也可能会引起工伤事故。煤炉占地面积较大，需安装鼓风机，噪音超出车间环境允许范围，另外，煤加热炉每天燃烧后产生煤渣，造成车间环境污染，处理煤渣又需要耗费人力物力财力。煤加热炉的炉温和升温速度也无法控制，主要靠操作人员的目测和经验判断，这对于一些性能要求低的锻件可以满足要求，对于一些性能要求高的锻件，则可能会造成锻件过烧或欠烧。同时煤加热炉加热过程中，还会产生二氧化硫、二氧化氮等酸性氧化物，这些物质溶于水后生成显酸性的物质，当雨水的PH＜5.6时，形成酸雨，煤不完全燃烧，会产生一氧化碳等有害物质，同时还会产生烟尘。

天然气是一种清洁能源，具有热值高、燃烧稳定、设备简易、便于控制以及污染小等优点。天然气加热炉，无专门的燃烧室，而由喷嘴或烧嘴（燃烧器、火嘴）将气体燃料与空气直接喷入加热室进行燃烧。经研究，天然气射流和空气射流的相对速度越小，加热炉内的高温区域越大，炉膛内的平均温度愈高，炉内的温度均匀性愈好。另外，天然气加热炉不需要依赖烟囱的抽力就能运行，只需要有高出炉顶2米左右的铁烟囱即可，这样既可以节省烟道和烟囱投资，又可以使炉子安装时不受烟道位置的限制，工艺流程布置更合理。为了使炉膛温度均匀，天然气加热炉选用高速燃烧器（自动分体式燃烧器），这样有利于得到高速火焰，也便于灵活的工艺控制。另外，在温度控制方便，天然气加热炉控制系统由电力控制系统和空燃比控制系统两部分组成，可以达到精确控温的目的。

环境效益方面，天然气完全燃烧时产生二氧化碳和水，将煤加热炉改造成天然气加热炉后，不会产生二氧化硫等有害物质，气体排放可达到环保部门各项指标要求，同时减少了固废的处理费用和占地面积。

根据统计数据显示，某公司锻造车间原来用煤加热炉加热棒料，2013年全年，每吨棒料加热用煤0.87吨，块煤价格每吨1160元，相当于每加热一吨棒料，需要消耗1009.2元的煤，2014年改用天然气炉加热后，每吨棒料加热用天然气143.59立方，天然气价格为每立方3.4元，每加热一吨棒料，需花费488.2元，本公司每年加热锻件3000吨，合计节省原材料金额1563000元。同时原来的煤加热炉每燃烧一吨煤可产生440千克的二氧化碳，20千克的二氧化硫，260千克灰渣，15千克烟尘，若每年加热锻件3000吨，则需燃烧2610吨煤，产生52200kg二氧化硫，678600kg灰渣，39150kg烟尘，严重造成污染。

综合评述：锻造加热工序煤炉加热改造成天然气加热炉后，设备更为先进且节能，既重视了处理技术的先进性，又重视系统运行的稳定性，既降低了工程造价，又保证了锻件加热效果，工人不会再受炎炎烈日下煤炉的烘烤与烟熏，更可达到环保部门的各项指标要求，同时树立公司外在形象与锻造业未来的发展趋势，真正做到经济效益、环境效益和社会效益的统一。

参考文献：

[1]王以华，张海英，孙佳佳.节材节能的小飞边模锻工艺[J].机械工人（热加工），2007，（1）：77280.

[2]潘子华.延长辊锻热成形模寿命的综合技术措施[J].锻压技术，2007，32（6）：85286.

[3]王子平，卢建中，鲁士军.齿坯小飞边开式模锻工艺的研究[J].工程机械文摘，2004，（5）：92293.

[4]陆绍勤.圆柱从动齿轮模锻工艺的改进[J].锻压技术，1989，24（2）：60261.